Untersuchung von Streuprozessen in zweidimensionalen Elektronengasen mittels ballistischer Elektronen

Müller, Frank

Book/Report

FZJ-2018-04098

Untersuchung von Streuprozessen in zweidimensionalen Elektronengasen mittels ballistischer Elektronen

Müller, F. (Corresponding author)FZJ*

1993
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2711, 125 p. (1993)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19281

Report No.: Juel-2711

Abstract: In dieser Arbeit werden Untersuchungen zum ballistischen Transport in AIGaAs/-GaAs Heterostrukturen vorgelegt. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf der Untersuchung von Streuprozessen mittels Fokussierungsexperimenten. Bei der Fokussierung werden Elektronen von einem als Emitter bezeichneten Punktkontaktdurch Anlegen eines magnetischen Feldes in einen zweiten Punktkontakt, den sogenannten Kollektor gesammelt. Da die Punktkontakte mit Schottky Gates realisiert sind, lassen sie sich in ihrer Weite verändern. Die Abhängigkeit des im Kollektor gesammelten Stromes von der Emitter- und Kollektorweite läßt sich durch ein einfaches Abbildungsgesetz beschreiben. Hierbei nimmt man an, daß der Emitter durch das magnetische Feld in Originalgröße auf den Kollektor abgebildet wird. Der injizierte Strom hängt dann nur von dem Verhältnis der beiden Weiten ab und bleibt konstant, wenn man den Emitter schmaler als den Kollektor macht. Ein weiterer Faktor, der den im Kollektor gesammelten Strom beeinflußt, ist der Abstand zwischen Emitter und Kollektor. Je größer dieser Abstand ist, um so häufiger werden Elektronen durch Streuung von ihrer Bahn abgelenkt und können den Kollektor nicht mehr erreichen. Die Abnahme des Fokussierungssignals mit der Entfernung kann daher benutzt werden um den mittleren Abstand zwischen zwei Streuereignissen zu bestimmen. Diese Stoßweglänge ist um einen Faktor 5 kleiner als die aus van-der-Pauw Messungen bestimmte Transportweglänge. Die Abweichung läßt sich damit erklären, daß die Streuprozesse in der Heterostruktur überwiegend Kleinwinkelstreuungen sind. Die Fokussierung läßt sich auch benutzen, um gezielt heiße Elektronen zu untersuchen. Neben einer Verschiebung der Fokussierungspeaks mit zunehmender Elektronenenergie beobachtet man hier auch die Entstehung zusätzlicher Strukturen. Diese werden mit Kollimationsexperimenten an gegenüberliegenden Punktkontakten genauer untersucht. Es ergibt sich dabei, daß die Strukturen die Folge der Verbreiterung des emittierten Strahles sind. Diese kann durch Elektron-Elektron und Elektron-Phonon Wechselwirkung hervorgerufen werden. Die Elektron-Phonon Wechselwirkung wird genauer mit Punktkontaktspektroskopie untersucht. Bei diesem Verfahren können Nichtlinearitäten im Widerstand mit Maxima in der Phononenzustandsdichte in Beziehung gebracht werden. Es zeigt sich eine starke Kopplung der Elektronen an TA-Phononen mit einer Energie von etwa 8meV. Auch durch Messungen an gegenüberliegenden Punktkontakten erhält man ähnliche Ergebnisse. Die Elektron-Elektron Wechselwirkung kann mit Fokussierungsmessungen an einander durchdringenden Elektronenstrahlen studiert werden. Hierbei werden Elektronen durch Stöße untereinander von ihrer ballistischen Bahn abgelenkt. Es wird eine merkliche Elektron-Elektron Wechselwirkung beobachtet, wenn der Abstand der ballistischen Elektronen in der Größenordnung der Abschirmlänge des 2DEG liegt.

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